西门子S7技术在宽厚板水系统自动控制中的应用

王晓丽　李景峰

摘要：西门子S7技术在宽厚板水系统自动控制中的应用，S7系统主站之间的工业以太网通讯、主站与从站之间的prifibus—DP网通讯在水系统数据通讯中所起的重要作用。通过工作站WINCC画面对水系统设备进行操作控制。

关键词：S7；自动控制； 水系统；Profibus-DP；WINCC画面

宽厚板生产线供水系统中，充分利用西门子S7可编程控制器以及西门子S7通讯技术，实现了水系统设备的自动控制。并且通过主控室工作站WINCC画面监控整个水系统的运行，极大地提高了水系统的自动化程度。S7可编程控制器用软件代替了继电器控制系统中大量的中间继电器和时间继电器，接线量大大减少，同时也减少了因触点接触不良造成的故障，提高了系统运行的可靠性和稳定性。

1、通过工作站WINCC画面实现对整个水系统的宏观调控

WINCC是一个真正开放的HMI监控及应用软件，可在任何标准的PC上运行，它完全支持分布式系统结构，更加适合于广泛的工业应用。

⑵ 流量、压力、温度、液位等仪表量的实时动态显示。

⑶ 设备故障状态、仪表量高低限位的声音报警，以便主控人员对运行状态变化作出快速反应。

我们可以在WINCC 的报警信息编辑器中编辑报警信息。例如某台泵故障、某个阀开/关过转距、某个吸水井水位高、某个泵组出口压力低…再把这些信息同相应的外部变量相连，当出现这些情况时，电脑会发出报警音，并显示具体的报警信息，便于值班人员准确及时的发现故障，并处理故障。

⑷ 流量、压力、温度趋势曲线，随时观察这些量的变化，为事故原因的分析提供重要依据。

我们也可以把各个泵组的流量、压力、温度做成趋势曲线，随时观察这些量的变化。

同时报警信息和趋势曲线也可以做为分析事故原因的重要依据。

2、S7可编程控制器在宽厚板水系统控制中的应用

S7属于模块式PLC，主要由机架、CPU模块、信号模块、功能模块、接口模块、通讯处理器、电源模块和编程设备组成，各种模块

安装在机架上。通过CPU模块或通信模块上的通信接口，PLC被连接到通信网络上，可以与计算机、其它PLC或设备通信。

2.1最基本的泵、阀、液位连锁以及备用泵自投功能的实现

传统的水系统靠时间继电器来实现泵、阀连锁，液位连锁也只能靠现场液位计硬接点来实现连锁，控制精度不高、可靠性也很差。往往到最后都把时间继电器去掉，改为手动操作，对于备用泵自投传统的继电器控制方式无法实现，但通过S7软件编程来实现这些却非常的简单。以宽厚板水系统轧机旋流井5台送化学除油器供水泵为例,来说明S7可编程控制器是如何通过软件编程来实现上述功能。

（1）送化学除油器泵组控制要求

送化学除油器泵组共5台高压长轴泵，正常运转三台就可满足工艺要求，其余二台作为备用。工艺要求泵组启停要和旋流池液位有连锁，当液位大于高限值时，自动启泵开阀，液位低于低限值时，自动关阀停泵，并且旋流池液位高低要在主控室计算机实时显示，高低位时计算机声音报警。为了提高设备运行的连续性，工艺要求当运行的泵故障停车时，备用泵自动投入运行。

（2）送化学除油器泵组控制的实现

S7可编程控制器结合WINCC画面可实现上述功能。如图1

首先，PLC系统通过现场液位变送器采集4-20mA信号，经过PLC定标计算，把4-20mA信号转换成旋流池的实际液位值，并且在WINCC画面实时显示，液位的高低限位通过S7软件编程和WINCC的报警功能在计算机实现声音报警。

第一，WINCC画面设手自动按钮，泵阀连锁按钮，当只选择手动时，由主控人员根据液位显示值以及报警信息单独操作泵的启停、阀门的开关。

第二，当选择手动以及连锁时，泵阀可以实现连锁运行，即启泵后自动开阀，关阀后自动停泵。

第三，当选择自动时，S7在程序功能FC中调用比较功能，实际液位值和设定高低限液位值进行比较，当实际液位大于设定的高限值时，经过一定时间的滤波后，计算机声音报警，选择工作的泵自动启动，启动后，阀门自动打开，当实际液位小于设定的低限值时，经过一定时间的滤波后，先自动关阀，阀门关到到位后，泵自动停止运行。

WINCC画面还设了工作/备用选择按钮，当运行的泵故障停车时，选择备用自启的泵会自动投入运行，以保证设备运行的连续性和稳定性。

2.2结晶器供水泵组恒压供水实现:

现场工艺对结晶器供水压力要求比较高,需控制在1.2MPa，S7可以非常容易实现这一工艺要求。

WINCC画面给定1.2MPa压力，通过模拟量模板采集实际供水压力，给定压力和实际反馈的压力做比较，通过比较值来控制结晶器供水泵电机的转速，从而实现恒压供水的闭环控制。S7可编程控制器通过调用系统功能块FB41，给相应管脚赋值，输出的实际转速补偿值通过反定标编程转换成0-27648数值，由模拟量输出模板转换成4-20mA信号给变频器，变频器可以通过初始给定速度和转速补偿值来调整电机转速，从而达到调节泵的出口压力到设定值，完成压力闭环控制。

通过上面的介绍，我们知道正是西门子S7、ET200、WINCC，这些先进的设备和技术在薄板厂水系统中广泛应用，才使得我们的工作站值班人员可以通过画面监视各个泵组的流量、压力，及时做出相应的调整和平衡。既节省了大量的人力、物力、降低了工人的劳动强度，又极大地满足了主线生产要求。真正实现了无人看守泵站和整个系统全方位的自动化控制，取得了良好的经济效益。